Анализ рисков и угроз, связанных с возможными атаками беспилотных летательных аппаратов на потенциально опасные объекты

С каждым днем беспилотные летательные аппараты становятся более доступными и могут использоваться как в мирных, так и в военных целях. Они способны проникать на территории объектов, собирать разведывательную информацию, а также осуществлять вооруженные атаки.

 Многие ранние модели дронов были сложны в управлении; они работали на простом одностороннем радиоуправлении от пилота к дрону, что означало, что им требовалась прямая линия видимости. Теперь многие современные дроны работают в диапазоне радиочастоты 2,4–5 ГГц, что позволяет прямому управлению дроном на большем расстоянии. Этот увеличенный диапазон радиочастот также позволяет дрону отправлять информацию обратно пилоту. Большинство современных дронов используют эту возможность для передачи прямого видеопотока с камеры обратно пилоту для более точного управления, а некоторые могут записывать видео для дальнейшего воспроизведения. Многие современные дроны также оборудованы GPS-приемниками, что позволяет им принимать и использовать сигналы от глобальной системы позиционирования (GPS), чтобы автоматически вычислять свою позицию и следовать заданному маршруту без непрерывного вмешательства пилота [1, с. 1-16].

С начала 2023 года число атак, осуществленных беспилотными летательными аппаратами, в Российской Федерации составило более 100 зафиксированных случаев [2]. На рисунке 1 представлен анализ атак беспилотных летательных аппаратов на потенциально опасные объекты и их последствия за 2023 год.

Рис. 1. Распределение атак БПЛА на потенциальные опасные объекты и их последствий за 2023 год

Анализ показал, что наиболее подвержены риску объекты топливно-энергетического комплекса, а именно: места хранения нефтепродуктов. Из всех зарегистрированных случаев 44% приходится именно на этот сектор. Это свидетельствует о том, что нефтехранилища, нефтеперерабатывающая инфраструктура и другие объекты, связанные с энергетическим комплексом, находятся под высоким риском. Основными последствиями атак беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) являлись пожары, вызванные в результате взрывов БПЛА. Эти пожары составляют 38% случаев возникновения в результате последствий атак. В 33% случаев последствиями атак являются незначительные повреждения фасадов зданий, задымление, отключение электроэнергии в ближайших домовладениях и другие подобные последствия. В 29% случаев удалось избежать последствий атак благодаря несработавшему взрывному устройству или уничтожению БПЛА на подлете.

Помимо всего вышеперечисленного в России количество аварий на объектах хранения и переработки нефти и нефтепродуктов составляет более десяти случаев в год [3, с. 15-20]. Причинами аварий на таких объектах могут являться высокая пожаровзрывоопасность хранимых продуктов, большая длина сварных швов в связи со значительными размерами конструкций, нарушение правил строительства и эксплуатации, износ эксплуатируемых резервуаров [4, с. 112-120; 5, с. 19].

На основе анализа известных аварий, имевших место на объектах хранения нефтепродуктов, для оценки риска разработано дерево отказов (рис. 2), связанное с разгерметизацией резервуара с учетом атаки БПЛА.

Рис. 2. Дерево отказов причин образования разгерметизации резервуара с учетом атаки БПЛА

Значения вероятностей появления базовых событий «дерева отказов» для головного события «Разгерметизация резервуара» приведены в таблице 1., составленного с учетом данных, используемых в работе [6, с. 28-35].

Таблица 1

Значения вероятности возникновения события

В Российской Федерации имеется около 312 нефтебаз, где общее число резервуаров для хранения топлива составляет 5395 единиц. Эти резервуары обладают способностью вместить общий объем нефтепродуктов в размере 7540517 кубических метров [7]. Согласно этим данным, вероятность атаки БПЛА можно определить по формуле:

(1)

Вероятность наступления события «А» рассчитывается как:

(2)

Где – вероятность наступления j – го события; k – количество событий.

Тогда:

Вероятность разгерметизации резервуара с учетом атаки БПЛА составило 5*10-3 год^-1, что выше уровня среднестатистического значения по отрасли.

В дальнейшем был проведен анализ пожарного риска для наиболее вероятного и наиболее опасного события при разгерметизации резервуара с бензином объемом 2000 м³, согласно методикам [8, 9]. Анализ условий развития аварийных ситуаций в результате атаки БПЛА производился на основе «дерева событий» (рис. 3).

Рис. 3. Дерево событий развития аварии в результате атаки БПЛА

Результаты расчета для наиболее вероятного сценария представлены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты расчета основных показателей

На рисунке 4 представлены зависимости теплового потока от расстояния от края пролива (пожара) при штиле и ветре.

Рис. 4. Значения теплового потока при штиле и при ветре

В зависимости от расстояния между геометрическим центром пожара и облучаемым объектом, интенсивность теплового излучения от пожара может вызывать следующие степени поражения: На расстоянии 22 м произойдет воспламенение древесины с шероховатой поверхностью при облучении в течение 15 минут, в таком случае в зону поражения попадет часть производственной площадки, в которую входят пять резервуаров с топливом. Интенсивность теплового излучения на расстояние в 36 м будет иметь последствия для здоровья человека соизмеримым с ожогом первой степени через 6–8 секунд и ожогу второй степени через 12–16 секунд, в случае нахождения в данной зоне. Расстояние в 49,4 м будет характерно с ожогом первой степени через 15–20 секунд и ожогом второй степени через 30–40 секунд в случае нахождения в данной зоне. Расстояние в 69 м будет считаться считается безопасным для человека при наличии брезентовой одежды.

Аналогичным образом, как и для наиболее вероятного сценария, произведен расчет для наиболее опасного сценария. Результаты расчета представлены в таблице 3.

Таблица 3

Результаты расчета основных показателей

На рисунке 5 представлены зависимости избыточного давления взрыва и импульса фазы сжатия от расстояния.

Рис. 5. Избыточное давление взрыва и импульс фазы сжатия

В зависимости от расстояния от центра облака, избыточное давление взрыва и импульс фазы сжатия в каждой точке территории объекта будут вызывать различные классы разрушения. На расстоянии 58,7 м избыточное взрыва составит 53 кПа, при котором произойдет разрушение стен кирпичных зданий толщиной в 1,5 кирпича, перемещение цилиндрических резервуаров и разрушение трубопроводных эстакад. В данном случае разрушения затронут значительную часть резервуаров, находящихся по близости, что с высокой долей вероятности приведет к эффекту домино. На расстоянии 427,3 м может произойти разрушение перегородок и кровли зданий, а также повреждение стальных конструкций каркасов. При этом в зону разрушений попадет вся производственная площадка и значительная часть близлежащих территорий, включая соседнюю производственную площадку. На расстоянии 1044,8 м достигается граница зоны повреждений зданий, возможно частичное повреждение остекления.

Из всего этого можно сделать вывод что, защита должна обеспечивать: дистанционную остановку атакующего малоразмерного БПЛА, в том числе и типа «Камикадзе», а также сброшенных боеприпасов на защищаемый резервуар с топливом; перехват и дистанционное срабатывание кумулятивно-осколочного заряда; противодронная активная защита не должна нарушать установленные требования промышленной безопасности при эксплуатации объекта; Защитная конструкция должна обеспечивать сохранение своих заданных форм, положений и размеров в различных климатических и погодных условиях, а также при не менее одном ударе и взрыве фугасного заряда или срабатывании кумулятивного боеприпаса.